深入理解物联网分层结构

一般认为，物联网分为三个层次^[1]：最底层是用来感知数据的感知层，中间层是用于数据传输的网络层，最高层为应用层。

1）感知层包括RFID标签、Zigbee、WiFi、WSN、蓝牙、视频、红外及雷达等数据采集设备及数据接入到网关之前的传输网络。感知层是物联网发展和应用的基础，RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通信技术是感知层使用的主要技术。我们可以看到，感知层除了各种泛在传感终端，实际上也包括了各种各样微型采集或通信网络，不但不是我们传统意义上的“通信协议层”，甚至可以将感知层理解为“Network of ubiquitous sensor networks”。

2）网络层建立在现有的各类通信网络基础上（包括无线通信网络、互联网等）。物联网通过各种接入设备与移动通信网、互联网及电视网络相连。网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网核心技术。感知数据管理与处理技术包括物联网数据的存储、查询、分析、挖掘、理解及基于感知数据决策和行为的理论和技术。网络层我们可以理解为“Network of networks”。

3）应用层利用经过分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务。有人将物联网的应用划分为“监控型（物流监控、污染监控）、查询型（智能检索、远程抄表）、控制型（智能交通、智能家居、路灯控制）、扫描型（手机钱包、高速公路不停车收费）等”。有人划分为“身份识别和防伪类、跟踪与搜索类、场面及态势监控类等”。这些划分方法没有严格的要求，一种较为普遍的分法是按照行业来分，比如第8章中列举的应用领域。另外，我们可以将应用层理解为“Network of services，Network of media and Network of applications”。

另一种说法是物联网在体系结构上应包括四层，该说法又有两种代表性观点。

1）物联网的四层结构^[2]为：感知层、接人层、网络层和应用层。(www.xing528.com)

感知层主要完成信息感知与采集，使用设备包括二维码和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、各种传感器、视频摄像头等；接入层由基站节点和接入网关组成，完成应用末梢各节点信息的组网控制和信息汇集，以及向末梢节点下发信息等功能；网络层和应用层同上述三层结构的网络层、应用层构成及功能相同。

2）另一种物联网的四层结构^[3]为：感知识别层、网络构建层、管理服务层及综合应用层。

感知识别层既包括RFID、无线传感器等信息自动生成设备，也包括各种智能电子产品；网络构建层主要包括互联网及下一代互联网、各种无线网络（无线广域网：现有的移动通信网络、4G网络；无线城域网：WiMAX技术及WiFi技术网络；无线个域网：蓝牙、ZigBee等）。其主要作用是把下层数据接入互联网，供上层服务使用；管理服务层在高性能计算和海量存储技术支撑下，将大规模数据高效、可靠地组织起来，为上层行业应用提供智能支撑平台。

综上所述，物联网作为一个复杂的网络系统，严格的层次界限是不存在的，但无论是三层结构，还是四层结构，物联网所体现的特点均是：感知、传输和应用（服务）。如果一定要划分成几层来理解，本书认为划分成感知、网络和应用三层更合适些，因为其他的内容实际上是一些共性的技术（如安全），这些技术是分散在每个层次之中的。同时需要强调的是，这里的“层”和通常意义上的通信协议层（如TCP/IP层）不是一回事，例如感知层中的不同感知方式就有不同的协议结构（如Zigbee通信协议、RFID通信协议等）。